叠片钢涡流损耗分析

一、实验目的

（1）认识钢的涡流效应的损耗，以及减少涡流的方法；

（2）学习涡流损耗的计算方法；

（3）学习用Maxwell 2D计算叠片钢的涡流。

二、实验内容

三、实验原理

如图所示：

四、仿真结果及分析

软件计算了不同频率下的最低磁通密度Bmin和涡流损耗P: 如下表：

f=1Hz时的磁场强度分布图如下：

f=60Hz时的磁场强度分布图如下：

f=360Hz是的磁场强度分布如图：

f=1kHz是的磁场强度分布如图：

f=2kHz是的磁场强度分布如图：

f=5kHz是的磁场强度分布如图：

f=10kHz 是的磁场强度分布如图：

1.数值结果与低频损耗计算公式的比较： 低频涡流损耗的计算公式为：

22224

t B P V

ωσ=

式中，V 为叠片体积；t 为叠片厚度；B 为峰值磁通密度；σ为叠片电导率；ω为外加磁场角频率。

Maxwell 2D 所获得的功率损耗値是假定叠片钢在Z 方向上具有单位长度（1m ）时而计算出来的。因此，上式中的体积显然需要按以下公式计算：

33612.7100.356101 4.521210V ---=⨯⨯⨯⨯=⨯ 3m

按照此公式计算的各个频率下的涡流损耗如下表：

经过对比发现在2kHz以下频率，数值结果与低频涡流损耗公式的计算结果吻合的非常好。

2.数值结果与高频损耗计算公式的比较

按照此公式计算的各个频率下的涡流损耗如下表：

经过对比发现，在频率大于10k Hz时，数值计算结果与高频涡流损耗公式计算的结果吻合的非常好。

六、Maxwell 2D运用的体会

Maxwell 2D是一个功能强大、结果精确、易于使用的二维电磁场有限元分析软件，一般在电磁物体满足轴向均匀或RZ对称的条件下采用。它采用图形化的设计界面，可以直观、快捷地进行电磁场的仿真。

Maxwell 2D 通常适合处理二维交流磁场、二维直流磁场、二维静电场、二维瞬态场、二维等效电路发生器、二维参数分析等等。不仅如此，它具有强大的后处理能力，在仿真结束之后，还可以通过后处理工具对得到的数据进行多种分析。

通过此次实验，本人初步了解、掌握使用Ansoft公司出产的Maxwell 2D软件的基本操作以及使用方法。在对实验“螺线管电磁阀静磁场分析”认真阅读、反复操作后，本人独立并完整地进行了实验“叠片钢涡流损耗分析”，并撰写此试验报告。

本人认为基于Maxwell 2D软件，能够解决电磁场领域的一些基本问题，且对于日后电气工程及其自动化专业的递进学习具有相当的意义。Maxwell 2D软件的界面形式非常简单，且操作步骤相对固定：①建立几何模型；②指定材料属性；③指定边界条件；④求解条件。而Maxwell 2D强大的后处理功能不仅能直观的显示场量的分布，还

能相关变量的函数关系，更能进行关键系统的分析。这表明Maxwell 2D软件具有合理的实验性以及高度的工程模拟性。

在今后《工程电磁场》的模拟和实验中，不仅需要认真操作，更应理性思考实验背后隐含的数据关系和实验原理，只有对实验进行深刻的分析才能得到更有意义的结论。